Научная школа «Совершенствование работы и поиск путей повышения экономичности теплоэнергетических установок»

Научная работа для коллектива кафедры «Турбиностроение» с момента её организации (1951г.) в Брянском институте транспортного машиностроения (ныне БГТУ) была и постоянно остается главной приоритетной задачей, наряду с организацией, совершенствованием и проведением учебного процесса. Превалирующее значение имеют разработки по двум научным направлениям: аэродинамические исследования проточных частей паровых и газовых турбин и интенсификация процессов тепломассообмена в теплообменных аппаратах энергетических установок.

Уже в начальные годы своего существования кафедра, одной из первых в БИТМе, под руководством выдающегося ученого с мировым именем, доктора технических наук профессора  А.И. Кириллова, развернула обширные научно-исследовательские работы на основе хозяйственных договоров с ведущими энергомашиностроительными заводами, а также по госбюджетной тематике.

В конце 50-х годов лаборатория турбомашин кафедры «Турбиностроение» получила статус проблемной лаборатории наряду с появлением таковых в ведущих вузах страны: МЭИ, ЛПИ им. М.И. Калинина, МВТУ им. Н.Э. Баумана. Благодаря этому БИТМ, в лице кафедры «Турбиностроение», в течение длительного времени входил в число исполнителей важнейших НИР по соответствующим Постановлениям Госкомитета по науке и технике при Совете Министров СССР.

По проблемам повышения экономичности и надежности работы основных элементов паро- и газотурбинных установок выполнялись исследования по заказам Брянского машиностроительного завода (БМЗ), Калужского турбинного завода (КТЗ), Ленинградского металлического завода (ЛМЗ), Кировского завода и завода «Экономайзер» (г. Ленинград), Уральского турбомоторного, Харьковского турбогенераторного и др. заводов, а также ЦКТИ им. И.И. Ползунова, ВТИ им. Ф.Э. Дзержинского и др. НИИ.

Для выполнения исследований аэродинамики проточной части тепловых турбин в короткие сроки, практически с нуля, была создана лаборатория турбомашин, по своим показателям практически не уступавшая передовым лабораториям подобного рода в МЭИ, МВТУ им. Н.Э. Баумана, ЛПИ им. М.И. Калинина, ХПИ и др.

Большинство созданных экспериментальных стендов лаборатории являлись оригинальными и даже уникальными. Они разрабатывались силами преподавателей, аспирантов и инженеров кафедры при активном участии студентов, а затем изготавливались и пускались в эксплуатацию с участием инженерно-технических работников ОКД БМЗ. В создании и развитии лаборатории активное участие принимали – аспиранты того периода Гоголев И.Г., Карцев Л.В., Леонков А.М., Хутский Г.И., Дьяконов Р.И., Кузьмичев Р.В., доцент Яблоник Р.М. и группа инженерно-технических сотрудников – Якушев А.А., Дьячков В.А., Тарасов В.В., Королев П.В., Толмачев И.С., Балыков С.П., Родин А.Н., Юфасян Н.В. и многих других. Общее научное и методическое руководство лабораторией постоянно осуществлял зав. кафедрой «Турбиностроение» профессор И.И. Кириллов.

Интенсивная эксплуатация материально-технической базы позволяла выполнять широкий круг исследований характеристик турбинных ступеней в изолированных условиях, а также изучать их взаимное влияние при совместной работе со смежными ступенями, переходными и выходными патрубками в составе турбинных отсеков как на сухом, так и влажном воздухе, имитирующем паровой теплоноситель при различных конструктивных и режимных параметрах потока. Результаты выполняемых аэродинамических исследований позволяли выдвигать рекомендации по совершенствованию проточных частей тепловых турбин различной мощности и назначения.

В десятилетний период (1951-61 гг.) работы профессора И.И. Кириллова в качестве заведующего кафедрой в Брянском институте транспортного машиностроения были намечены и начали активно осуществляться деловые и творческие контакты коллектива вуза с промышленными предприятиями и научно-исследовательскими организациями Брянска, Ленинграда, Ворошиловграда, Коломны, Калуги, Свердловска, Харькова, Киева, Москвы, Таганрога и других городов.

Значительный вклад ученые БИТМа вносили в развитие отечественной энергетики. Коллективом кафедры «Турбостроение» под руководством профессора И.И. Кириллова и зам. гл. конструктора БМЗ О.Н. Алексеева в этот период был выполнен технический проект локомотивной газовой турбины, которая была изготовлена на БМЗ и установлена на первом отечественном газотурбовозе со свободнопоршневым генератором газа производства Луганского тепловозостроительного завода.

В последующее время были проведены исследования аэродинамических характеристик группы ступеней мощных паровых турбин ЛМЗ, ХТГЗ, и УТМЗ, обеспечившие улучшение их технико-экономических показателей. Результаты этих исследований были внедрены в серию турбин мощностью 200 и 300 тыс. кВт, а позднее и 800 тыс. кВт, которые начали массово выпускаться турбостроительными заводами страны в течение последующих десятилетий, и не сняты с производства по настоящее время. Внедрение полученных экспериментально обоснованных рекомендаций обеспечило значительный экономический эффект за счет повышения КПД турбин и совершенствования аэродинамических показателей их проточных частей.

В конце 50-х годов в аэродинамической лаборатории БИТМа была проведена отработка профилей лопаточного аппарата первой отечественной газовой турбины мощностью 12 тыс. кВт, которую впоследствии изготовили на БМЗ.

Созданному творческому коллективу преподавателей, научных сотрудников и инженеров кафедры турбиностроения, воспитанному и взращенному повседневной заботой и вниманием проф. И.И. Кириллова, после его возвращения в 1961 г. из Брянска в Ленинград, было присвоено почётное имя «Брянской научной школы профессора И.И. Кириллова».

Значительное место в НИР кафедры занимали также экспериментальные исследования по интенсификации процессов теплообмена в теплообменных аппаратах энергоустановок, разработка и внедрение в практику промышленного использования поверхностей повышенной турбулентности (руководил этим направлением проф. С.С. Берман). Их реализация стала возможной благодаря созданной силами кафедры теплотехнической лаборатории. На основе результатов этих исследований были намечены пути повышения эффективности работы различных энергетических и технологических установок и процессов, протекающих в них.

Теплоэнергетическое направление исследований в БИТМ в 1951-61 гг. инициативно возглавлял выдающийся ученый доктор технических наук профессор Берман С.С. В этот период (1953-1958гг.) была построена лаборатория теплообменных аппаратов для исследования поверхностей теплообмена, создан ряд экспериментальных стендов, на которых выполнялись испытания моделей теплообменников для различных энергетических установок.

В создании лаборатории принимали участие доценты Костров Х.Н., Карабин А.И., ассистенты Андреев М.М., Авчухов В.В., Сай Г.А. и группа молодых инженеров.

Активную научную работу по теплотехническому направлению проводили в этот период по заказам БМЗ, Брянского завода Дормаш, Коломенского и Людиновского тепловозостроительных заводов доценты Костров Х.Н., Карабин А.И., ассистенты Андреев М.М., Авчухов В.В. и др. Лаборатория теплообменных аппаратов продолжает функционировать и в настоящее время при кафедре «Промышленной теплоэнергетики».

Результаты многочисленных научных исследований аэродинамики проточной части тепловых турбин и процессов в теплообменных аппаратах, а также технические решения по изобретениям и патентам масштабно внедряются в промышленность, в частности, используются в разработках проектов новых современных мощных и сверхмощных паро- и газотурбинных установок, а также выполняется модернизация эксплуатируемых агрегатов. К ним относятся паровые турбины типа К-800-240 ЛМЗ, К-750-65ХТЗ, К-300-240 ЛМЗ, К-200-130 ЛМЗ, Т-250/300-240 и ТК-450/500-60 УТМЗ, ПТ-25-90/10, ПТ-12-35/10 и ОК-18ПУ КТЗ; газо-турбинные установки типа ГТН-6, ГТН-16 и ГТН-25 УТМЗ для привода нагнетателей природного газа на компрессорных станциях магистральных газопроводов, а также газовые турбины для отдельных изделий, выпускаемых моторостроительным производственным предприятием (КОМЗ, г. Калуга) и ряда турбокомпрессоров для наддува мощных судовых дизелей БМЗ и др.

По свидетельству заводов-изготовителей паро- и газотурбинного оборудования использование научных рекомендаций научной школы «Турбостроения» БГТУ приводит к значительному экономическому эффекту и усовершенствованию конструкций: повышению их надежности в эксплуатации, улучшению экологических выбросов и т.п.

В настоящее время продолжается работа научной школы кафедры с развитием практического направления – внедрения научных разработок в производство энергетических машин, их модернизацию, совершенствование процесса эксплуатации и технологии изготовления. Продолжается научная деятельность кафедры под руководством проф. Дроконова А.М., доцентов Переверзенцева В.Т. и Осипова А.В.

Одно из традиционных направлений научной деятельности – физический эксперимент на моделях и использование современных методов численного эксперимента.

Развивается предсказанное И.И. Кирилловым направление совершенствования важнейших узлов энергетических машин – уплотнений валов и элементов проточной части.

В последние годы разработаны, прошли испытания и внедрены сотовые уплотнения в проточной части газотурбинной установки, а также паровых турбин для атомных электрических станций в Смоленске и Воронеже.

Получен значительный экономический эффект, повышены показатели надежности агрегатов.

За обозримый период научной деятельности сотрудниками научной школы на базе полученных материалов исследований опубликовано свыше 450 научных статей в тематических сборниках трудов и центральных журналах нашей страны: «Теплоэнергетика», «Энергомашиностроение», «Тяжёлое машиностроение», «Электрические станции», «Двигателестроение», Инженерном журнале – «Справочник», «Заводская лаборатория», «Известия вузов» - серии «Энергетика», «Машиностроение», «Авиационная техника», «Ядерная энергетика» и др.

Преподавателями кафедры за последнее десятилетие издано 10 оригинальных монографий по тематике выполненных научных работ, а также проведено совершенствование учебного процесса для студентов. Комитетом по делам изобретений и открытий страны зарегистрировано свыше 100 свидетельств и патентов с авторством научного коллектива кафедры. Тематика изобретений относится преимущественно к турбомашинам и теплообменным аппаратам энергетических установок различного назначения, часть материалов изобретений внедрена и практически используется в промышленности. В результате научно-исследовательских работ, в том числе на предприятиях «Атомэнерго», за выполнение научно-технических услуг получено свыше пяти миллионов рублей.

В содружестве с учеными Санкт-Петербургского технического университета на кафедре развивается направление углубленного исследования процессов в отсеках паровых турбин в микротурбинах и численного моделирования многофакторного эксперимента. Привлекаются в аспирантуру талантливые студенты и, как результат, успешно защищенные кандидатские диссертации и значительный задел для дальнейших исследований.

В 2014 году заключен договор о сотрудничестве с ведущим предприятием ОАО «Газпром» - Газпромтрансгаз Москва, в котором одним из приоритетных направлений является разработка, модернизация и внедрение научных достижений кафедры в газовую отрасль.

Обобщения отдельных результатов теоретических и экспериментальных исследований в области аэродинамики проточной части тепловых турбин и тепломассообмена в теплообменных аппаратах различного назначения легли в основу написания и защиты свыше 40 кандидатских, а также докторских диссертаций профессоров кафедры Р.М. Яблоника, В.Т. Буглаева, И.Г. Гоголева.

д.т.н., проф. Буглаев В.Т., Дроконов А.М., Кузьмичев Р.В д.т.н., проф. Буглаев В.Т.

академик П.И. Ящерицын на кафедре